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铁路机车车辆运行故障诊断技术的应用研究

发表时间：2020/12/31 来源：《基层建设》2020年第24期作者：赵旭昊

[导读] 摘要：自中华人民共和国发展至今以来，已经70周年了，在这70周年中，我国的各项经济实力和科技技术均取得了难以想象的突破，同时，其综合国力的快速提升，使得我国的城市发展速度急剧增长，这就间接导致了我国的城市化程度日益升高，从而出现了一系列的发展问题。

        北京机务段北京 100000
        摘要：自中华人民共和国发展至今以来，已经70周年了，在这70周年中，我国的各项经济实力和科技技术均取得了难以想象的突破，同时，其综合国力的快速提升，使得我国的城市发展速度急剧增长，这就间接导致了我国的城市化程度日益升高，从而出现了一系列的发展问题。但是，最备受广大人民所关心的还是交通运输问题。由于人民的经济增长，生活水平提高，机车产业快速发展，机车车辆数目倍增。但是，快速发展的同时，也相应的暴露出了很多问题，其中机车车辆故障就是最常见的问题之一，因此，文章对铁路机车车辆运行故障诊断技术的应用进行了研究。
        关键词：铁路机车车辆运行故障诊断技术；应用研究
        引言
        对于我国当代的机车产业来说，正处于一个快速发展的黄金时期，在该时期中，我国于机车产业相关的一系列产业、技术和知识等都相应的受到了不同程度的影响，这主要得益于我国庞大的机车车辆运输需求，由于我国人口基数大，人民出行需求量大，但是人们却并不是人人都会选择自驾出行，更多的是选择铁路机车车辆出行，因为机车车辆本身速度块、而且安全、价格低，可以满足长距离的运输和出行，因此，我国的机车产业正处于快速发展阶段，但是，在发展过程当中，其机车车辆故障问题是其中最备受关注的问题之一，为了更好的加强我国的机车产业的良好发展，就需要针对其实际的故障情况进行仔细分析，以相应的实施一些更适宜机车车辆故障维修的方法，从而进一步加强机车产业的良好发展。
        1.机车概述
        机车，其实主要指的就是通过一定牵引或者是推送力来达到铁路车辆运行的一种新型车种，这种车种类型的最大运输特点就是其车辆本身是不需要相应的搭载载荷系统的一种自推进车辆，这种车辆的时速相当快，而且其能耗相较于传统的铁路运输车辆来说，其机车车辆更加节能且高效，从一定角度上来说，单就以能耗方面来说，其机车的耗能几乎可以称之为陆地耗能最低的陆运工具。对于我国目前的机车车辆来说，其完整的机车运输需要由柴油机、蒸汽机、燃气轮机、牵引电动机等作为基本动力机来达到传输的目的，而我国当代一般主要使用其中的牵引电动机，因为在科技技术发展的今天，我国的科学技术己经可以很好的适应我国当代的机车运输，其牵引电动机以其独特的动力优势和特点，在众多动力机器当中脱颖而出，成为我国目前机车车辆运输动力装置中的主流。对于其机车的牵引力运输来说，其牵引力主要是通过动力机械使得机车车轮周边产生一定的作用力，再通过专用的机车车辆轨道对动轮进行施加大小一样但是方向相反的反作用力，当动轮充分受到的反作用互相叠加之后，其综合就是我们所需要的机车牵引力，同时，这种机车牵引力也被称之为轮周牵引力，其力相当大，可以保障其机车的高速行驶，相较于其传统的铁路运输来说，其机车车辆运输更具优势和效率。
        2.故障诊断和安全监测的技术基础
        以提高列车的运输效率为前提，加强运输速度和运输质量是机车车辆各技术发展的根本任务，其提速的战略目标需要依靠列车安全运行来作为保障。因此，列车能否在规定范围内加大运输速度，需对铁路机车控制系统的实用性进行探讨。通过对机械故障的震动检测（频域及时域），可以有效的提取到设备在运行过程中存在的异常物理信号，使检测目的更具效果性，振动检测是最早应用于机械故障排查领域的科技之一。在实际操作环境中，铁路机械装备会产生多样化振动，如，在列车运行过程中，与轨道摩擦所产生的物理震动，虽振动幅度较大，但不会产生实质性的安全问题。但这种噪声往往会掩盖齿轮、轴承等精密部件发生故障所引发的振动。为了解决这一困境，共振解调技术的问世在原有的振动褂则系统中融合了声音检测技术，对铁路故障排查的服务范围进行了拓展。共振解调技术可自动抖碴常规的振动，只捕捉细微的故障冲击，使铁路设备的物理信息收集更加具备有效性，从而更为精准的分析判断故障内容以及所处部位，得出更为详尽的结论。

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        3.铁路机车车辆运行故障诊断技术
        3.1转向架式走行部的故障诊断技术
        现下的铁路列车车辆走行部多为转向架式构造，可将这类走行部统称为转向架。本文主要研究转向架式走行部，所以对二者不再区别称谓。构成转向架式走行部的重要组成部分为：轮对及轮轴，齿轮箱，轴承等。
        列车车辆走行部主要由轮对构成基础框架，因轮对直接接触于钢轨，且列车的重量完全压制于轮对，所以车轮踏面和车轴轴颈的摩擦损耗程度是维系列车安全的关键因素之一。
        3.2齿轮箱的故障诊断技术
        列车车辆转动系统的重要组成机械部件为齿轮箱，齿轮箱作为列车牵引的动力源头，因其所处的工作环境对其系统磨损较为严重，所以极易造成轮齿齿面的腐蚀、裂变、脱落等现象的发生。所以，铁路列车车辆齿轮箱故障的排查主体多为齿轮箱轴承。
        （1）轴承
        在铁路轴承的故障检测中，共振解调技术的应用对其来说是相得益彰的。共振解调技术主要是对滚动轴承内部的故障零部件所产生的细微冲击进行捕捉，此种方法的特征是独具敏感性，尤其针对早期不易发现的转动装置中承载部件进行排查。
        （2）走行部整体
        铁路机车的各部分机械（齿轮箱、转向架轴向、电动机）振动都会顺借构架引起共振，这就可以表明构架的异常振动就可代表部分机械的异动。所以，在故障排查系统中可对多个部件同时进行实时监测及预警。中国的列车安全系数较高，突发的紧急事件较少，虽然有对不同列车型号建立的故障预警数据库，却也难以得到完整的的真实数据。所以在列车的日常运行中，着重对不同工况（极特殊天气状况也包含在内）下的数据进行统计研究，作为参考依据，才可在后续的实践工作中通过参数及时判断列车的走行部是否发生故障。
        3.3牵引电动机的故障诊断技术
        牵引电动机作为铁路机车车辆的动力核心装置，可将能量转化为供机车运作的机械能，因其工作环境会受到风沙雨水的侵蚀，以及车辆的加速及制动，都会导致其轴承、端部线圈极易发生故障，铁路转向架上牵引电动机轴承经常会发生故障的机械部位分为以下3种：滚动体、内圈、外圈，就此，对于其故障诊断专门研发了针对性系统。系统中的关键性诊断元素为小波包（通过对小波包的构成系数更换，可对电动机振动信号进行降噪处理），最终通过实践的测试信号模型进行分类诊断思维构建。
        3.4电气设备的故障诊断技术
        交流牵引电动机主要功能构建为逆变器、受电弓和接地装置。电动机设备则主要保障铁路机车整体电力的合理分配，尤其对电力机车而言更是动力的来源，在对列车整体的故障研究中也处于主体地位。
        在交流牵引电动机中，对逆变器、受电弓的故障排查是关键环节，在实际应用中这两大机械装配极易出现故障。由于影响铁路机车运行的元素复杂多样，所以应基于自适应网络模糊逻辑推理理论建立对交流迁移电动机的故障排查体系。
        结语
        因铁路运行过程极具复杂性，使得列车控制系统缺乏大量的物理数据支撑，通过对铁路机车走行部车载监测装置的可行性研究，特别是列车装配的机械故障预警方面诊断技术，加快了理论应用到实践的进程，提高了管理列车运行相关部门的思想意识，改良了对铁路机车整体的健康管理能力。
        参考文献：
        [1]刘志亮.轨道车辆故障诊断研究进展[J].机械工程学报，2016，52（14）：134-146.
        [2]王国彪，何正嘉，陈雪峰.机械故障诊断基础研究[J].机械工程学报，2013，49（1）：63-72.